基于LabVIEW學生宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘要：目前學生宿舍管理普遍采用的是查勤老師、值班阿姨和紅外設備等監(jiān)控方式，這些方式存在不能全面監(jiān)控宿舍情況、不能有效保證學生隱私和對管理者來說費時費力等許多不足之處。在此基礎上，采用“物聯(lián)網(wǎng)”技術和NI PXI-6221數(shù)據(jù)采集卡以及網(wǎng)絡通信等技術組合采構建學生宿舍智能監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)實時顯示、網(wǎng)絡查詢、存儲與管理、報警和解除危險等宿舍智能監(jiān)控和管理功能。
關鍵詞：智能監(jiān)控；學生宿舍；LabVIEW；網(wǎng)絡查詢

0 引言
2004年云南大學宿舍發(fā)生轟動全國的“馬加爵事件”令無數(shù)的學生管理工作者不寒而栗；而2010年12月11日，云南楚雄紫溪中學學生宿舍發(fā)生的“云南學生宿舍慘案”，再次震驚全國，同時也成為學生管理者的焦點。當然，還有像1990年4月某大學女大學生宿舍發(fā)生火災，原因是一女同學違反規(guī)定，熄燈后在床邊點燭炬看書，燭火點燃蚊帳引起大火；1986年9月的一天下午，某大學體育班的一位同學私下使用電爐，正遇上停電，他未切斷電源就去上課，寢室內沒有人，來電后，電爐烤燃桌子引起火災，將整個寢室燒毀等等這些事件時而發(fā)生，這些事情都說明了學生宿舍監(jiān)管系統(tǒng)存在許多缺陷。在國外，因生活方式不同，學生宿舍一般不視為教育資源的一部分，只是從生活服務上提供最為人性的保障如安全、舒適、溫馨等，在這樣環(huán)境下培養(yǎng)學生的良好習慣，即所謂環(huán)境育人；在國內，幾乎所有的學校無不列外的采用宿管阿姨加攝像頭監(jiān)控模式，當然還有管理者不定期的抽查模式，這種管理方式存在許多弊端：如不能準確、實時、在線監(jiān)控學生宿舍情況；對一些不易察覺的隱形危險如電流、電壓、煙霧毒等危害發(fā)生無法實時監(jiān)控；紅外攝像頭監(jiān)控無法保證學生隱私等，而且基本上只能對發(fā)生事情后提供一些證據(jù)，不能進行預處理和報警。本論文針對這些問題提出新的監(jiān)控模式的系統(tǒng)設計——學生智能監(jiān)控系統(tǒng)。

1 硬件設計
智能宿舍監(jiān)控系統(tǒng)包括了計數(shù)器模塊、外宿監(jiān)測模塊、電流電壓檢測模塊、煙霧毒氣監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)采集和分析模塊、數(shù)據(jù)通信模塊以及PC機等。如圖1所示。

1．1 外宿監(jiān)測模塊
計數(shù)器模塊主要在學生宿舍門安裝人體感應器和計數(shù)器芯片，它主要判斷宿舍有人、無人，并能動態(tài)計數(shù)和顯示宿舍內的人數(shù)變化。外宿監(jiān)測模塊主要在宿舍床上安裝壓力傳感器和溫度傳感器來實現(xiàn)，壓力傳感器采用了高精度電阻應變式壓力傳感器。
電阻應變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，內部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，電阻應變片(轉換元件)受到拉伸或壓縮應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化(增大或減小)，從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。通過床上的重量來判斷床上是否有學生的監(jiān)控模式，相對紅外攝像監(jiān)控有很多的好處，不僅可以充分地保證學生的隱私，而且更關鍵的是可以根據(jù)學生實際到寢的情況進行預報警和預處理。
當然單憑床上的重量不能足以證明床上躺著的就是學生，也有可能是學生在床上放有其他重物，所以同時在床上加裝溫度傳感器，其采用普通的溫敏電阻，主要作用是監(jiān)控床上在相對時間內是否有溫度的變化來進一步監(jiān)測床上是人還是物。
1．2 電壓、電流監(jiān)測
電壓電流監(jiān)測模塊主要是檢測是否有學生在使用大功率器件，本監(jiān)測模塊特別能在停電后再來電檢測電壓和電流值是否正常，如果停電后再來電監(jiān)測的電壓或電流值超出正在范圍(范圍可人工設定)，即報警和自行關斷電源處理，以充分保證學生宿舍用電安全。該監(jiān)控系統(tǒng)采用ZMPT107系列精密電流型電壓互感器來采集電壓變化的信號，用ZMCT103系列精密電流互感器來采集電流變化的信號和采用ZMPT107系列精密電流互感器來采集電流變化的信號，ZMPT107采用環(huán)氧樹脂的密封材料構成，額定輸入電流為2 mA，額定輸出電流為2 mA，變比是1 000：1 000，ZMPT107具有較好的線性度(0．1％)和較高的精度等級(0．2級)。能夠滿足監(jiān)控學生宿舍電壓的要求，監(jiān)控電壓的電路圖如圖2所示。